Otkrivene G-četvorostruke (G4) Strukture U Ljudskoj Plazmi — Novi Sloj Informacija U Krvi

Većina nas DNK zamišlja kao dobro poznatu dvostruku spiralu, ali genetski materijal može da poprimiti i drugačije, kompaktne oblike. Nova studija izdvaja četvorostruke G-četvorostruke (G4) strukture direktno iz ljudske plazme, što ukazuje na to da oblik molekula u cirkulaciji može nositi dodatne informacije.

Kako DNK dospeva u krv? Kada ćelije odumiru, fragmenti nukleinskih kiselina ulaze u krvotok — to su kratki „komadići poruke" koji istraživačima mogu otkriti šta se dešava u telu. Do sada su naučnici uglavnom analizirali sekvence, dužine fragmenata i poreklo iz genoma. Ova nova studija sugeriše da i sama trodimenzionalna forma — na primer G4 — može biti važna.

(Kateryna Kon/Science Photo Library/Getty Images)

Tim istraživača uhvatio je nukleinske kiseline direktno iz ljudske plazme koristeći nežan protokol koji izbegava zagrevanje i agresivne ekstrakcione postupke koji bi mogli da razore ili promenе strukturu molekula. Zatim su primenili dve nezavisne metode detekcije: antitelo specifično za G4 i malu fluorescentnu molekulu koja svetli pri vezivanju za takve strukture. Obe metode su dale konsistentan signal.

"Naše istraživanje, koliko nam je poznato, pruža prve direktne biohemijske dokaze da su presavijene G-četvorostruke strukture prisutne u nukleinskim kiselinama uhvaćenim direktno iz ljudske plazme," rekao je Robert Hänsel-Hertsch sa Univerziteta u Kelnu.

Studija je posebno počela od pozicije interesovanja za ultrakratke fragmentе cirkulišuće DNK (~50 nukleotida) koji često promaknu standardnim metodama hvatanja. Neki od tih fragmenata imaju dovoljno guanina da teoretski formiraju G4, ali dokazati da su strukture bile već presavijene u krvi (a ne da su nastale tokom laboratorijske obrade) predstavljalo je izazov — zato je upotrebljen pažljiv protokol direktnog hvatanja.

The researchers captured nucleic acids directly from human blood plasma before using two independent detection methods to identify folded G-quadruplex structures. (BioRender/University of Cologne)

Kontrolni eksperimenti dodatno su potvrdili nalaz: odgovarajuće sekvence koje ne mogu da se presaviju nisu izazvale signal, a međusobna konkurencija između antitela i fluorescentne molekule smanjivala je signal, što ukazuje da oba agensa ciljaju istu presavijenu strukturu.

Ograničenja i naredni koraci

Iako su detektovane G4 strukture, istraživanje ne može da utvrdi da li su one građene od DNK ili RNK — RNA takođe može formirati G4 i detektori prepoznaju strukturu, a ne hemijsku prirodu molekula. Autori navode da je to "stvarno ograničenje" i planiraju tretmane enzimima koji ciljano razgrađuju DNK ili RNK (DNaza/RNaza), a potom sekvenciranje uhvaćenih, presavijenih molekula kako bi se utvrdio njihov identitet i genomno poreklo.

Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter

Takođe ostaje nepoznato iz kojih tkiva potiču ti fragmenti i da li su se strukture formirale unutar ćelija ili tek nakon izdvajanja u krv. Pre svake dijagnostičke primene, neophodna su dodatna istraživanja na većim i dobro karakterisanim grupama zdravih osoba i pacijenata.

Moguće implikacije

G4 se često nalaze u regionima genoma koji regulišu ekspresiju gena, a povećani nivoi G4 u ćelijama primećeni su kod nekih tipova tumora. To otvara potencijalnu primenu G4 u krvi kao dodatnog biološkog markera koji nadograđuje informacije koje pruža sekvenciranje. Ipak, trenutna studija je preprint (dostupan na bioRxiv) i služi pre svega da pokaže prisustvo presavijenih G4 u plazmi — nije reč o validiranom testu za rak.

Zaključak: genetski „otpad" u krvi možda nije samo linearni niz nukleotida koji treba pročitati — način na koji su molekuli presavijeni može biti dodatni sloj informacija. Naučnici tek počinju da uče kako da ga tumače.

Napomena: Studija je preprint i rezultati zahtevaju dalju nezavisnu potvrdu i evaluaciju pre bilo kakve primene u kliničkoj dijagnostici.